第六单元 碳和碳的氧化物（知识清单）初中化学人教版（2024）九年级上册（解析版）

（2）自然界中的碳循环：呼吸作用、化石燃料的燃烧、微生物的分解作用等消耗氧气，产生二氧化碳；而绿色植物等的光合作用吸收二氧化碳，释放氧气。（3）温室效应：=1\*GB3①能产生温室效应的气体：二氧化碳、臭氧(O3)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)、氟氯代烷等。=2\*GB3②温室效应的好处：因为有了温室效应，地球表层温度才能适合人类生存。=3\*GB3③温室效应增强，全球变暖的原因：a.人类消耗的化石能源急剧增加，排入大气的二氧化碳越来越多;b.能吸收二氧化碳的森林因滥砍滥伐和天灾不断减少，大气中二氧化碳含量升高。=4\*GB3④温室效应增强的危害：两极冰川融化，海平面升高，可能淹没部分沿海城市；土地沙漠化，农业减产；旱涝灾害加剧；影响生态系统，改变生物多样性。=5\*GB3⑤减缓温室效应的措施：减少使用化石燃料；开发清洁能源(如核能、太阳能、风能、地热能等)；植树造林，严禁乱砍滥伐；采用物理或化学方法，人工吸收二氧化碳。=6\*GB3⑥提倡低碳生活：低碳生活中的“低碳”就是较低的二氧化碳排放。二、一氧化碳1．一氧化碳的物理性质：无色，无臭的气体，密度比空气略小，难溶于水。2．一氧化碳的化学性质：（1）可燃性化学方程式：2CO＋O2点燃2CO2现象：放热，火焰呈蓝色，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体用途：作燃料（2）还原性一氧化碳还原氧化铜的实验：装置及说明现象化学方程式A处：黑色粉末逐渐变成光亮的红色。CO+CuO△Cu+CO2B处：澄清石灰水变浑浊。Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2OC处：气体燃烧，产生蓝色火焰。2CO+O2点燃2CO2（3）毒性中毒机理：CO极易与人体血液中的血红蛋白结合，造成人体缺氧，严重时会危及生命。防范措施：冬天用煤火取暖时，一定要装烟囱，并且注意室内通风，防止CO中毒课题3二氧化碳的实验室制取一、反应原理1．试剂：稀盐酸、石灰石（或大理石）。2．化学方程式：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑3．不选择以下试剂的原因：（1）不用稀硫酸：硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙是微溶物，会覆盖在石灰石或大理石的表面，阻止反应继续进行。（2）不用浓盐酸：浓盐酸有挥发性，挥发出的HCl气体会使制得的CO2不纯。（3）不用碳酸钠粉末：反应速率太快，不便于收集气体。二、制取装置1．发生装置气体制取原理化学方程式试剂状态反应条件发生装置CO2大理石或石灰石与稀盐酸反应CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑固体和液体不加热B或C或D或EO2高锰酸钾分解2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2↑固体加热A过氧化氢分解2H2O22H2O+O2↑固体和液体不加热B或C或D或E2.收集装置气体气体的密度气体的水溶性收集装置CO2CO2密度比空气大CO2能溶于水GO2O2密度比空气略大O2不易溶于水F或G三、检验和验满检验验满图示操作通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，证明气体是二氧化碳。用燃着的木条，放在集气瓶口，木条熄灭，证明二氧化碳气体已经收集满。四、实验室制取气体的一般思路和方法1.确定制取气体的化学反应原理综合考虑反应的速率大小、气体是否易于收集、是否纯净2.设计制取气体的实验装置（1）发生装置：根据反应物的状态和反应条件确定反应物为固体且要加热的：用固体加热型装置；反应物为固体和液体且不需要加热的：用固液不加热型装置。（2）收集装置：根据气体的性质确定不易溶于水，也不与水反应的气体:用排水法密度比空气大，不与空气反应的气体:用向上排空气法密度比空气小，不与空气反应的气体:用向下排空气法3.验证得到的气体就是所要制取的气体：根据气体的性质验证。五、各种不同固液不加热型装置的优点简单方便添加液体试剂可控制反应速率可控制反应发生和停止六、多功能瓶收集气体气体进入集气瓶后聚集在装置下端，气体的验满在另一侧出气口气体进入集气瓶后出现在装置上端，气体的验满在另一侧出气口①所有气体从短管（上端）进②V排出的水=V气体植物油作用：防止气体溶解在水中集气瓶上端若有空气，不影响收集的气体体积，但影响纯度易错点01：误认为金刚石、石墨和C60都是由碳原子构成的金刚石、石墨是直接由碳原子构成的，C60是由分子构成的，每个C60分子中含有60个碳原子。易错点02：误认为同种元素组成的物质一定是单质同种元素组成的物质不一定是单质，可能是混合物。如氧气和臭氧的混合物；红磷和白磷的混合物等。只有同种元素组成的纯净物才是单质。易错点03：石墨、金刚石物理性质差异的原因描述不准确石墨和金刚石都是由碳原子直接构成的，它们物理性质差异的原因是：碳原子的排列顺序不同。易错点04：误认为石墨转化为金刚石是物理变化石墨在高温高压和催化剂的条件下可以转化为金刚石，二者是碳元素组成的不同单质，该转化是化学变化。易错点05：“碳”和“炭”不分，误以为二者可以通用“碳”和“炭”是不同的，它们的区别是：“碳”是元素名称，常在书写碳元素单质和含有碳元素化合物的名称时使用。如：碳元素、一氧化碳、二氧化碳等；“炭”表示由碳元素组成的具体物质。只在书写“焦炭、木炭、活性炭、炭黑”这些名称时用。易错点06：误以为活性炭的吸附性是化学性质活性炭有疏松多孔的结构，能吸附色素和异味，吸附过程中没有生成新物质，发生的是物理变化，因此活性炭的吸附性是物理性质。易错点07：误以为CO2灭火只利用了它的化学性质CO2灭火既利用其化学性质（不能燃烧，也不能支持燃烧），又利用了其物理性质（密度比空气大）。易错点08：氧化还原反应涉及的几组概念易混淆根据得到氧元素和失去氧元素来判断。物质失去氧元素（提供氧元素），被还原，发生还原反应，有氧化性，是氧化剂；物质得到氧元素，被氧化，发生还原反应，有还原性，是还原剂；易错点09：误以为除去CO2中混入的CO可以用点燃的方法除去CO2中混入的CO，不能用点燃的方法，因为没有O2的情况下CO无法燃烧。正确做法是通过灼热的氧化铜。易错点10：误以为可以根据燃烧时火焰的颜色鉴别氢气和一氧化碳H2、CO燃烧火焰颜色均为蓝色，故鉴别时不可根据火焰颜色，而应将气体点燃，检验燃烧产物。易错点11：误以为可以用稀硫酸代替稀盐酸与石灰石反应制取二氧化碳稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙是微溶物，会覆盖在石灰石或大理石的表面，阻止反应继续进行。易错点12：误以为可以用浓盐酸代替稀盐酸与石灰石反应制取二氧化碳浓盐酸有挥发性，挥发出的HCl气体会使制得的CO2不纯。易错点13：误以为可以用分液漏斗控制反应的发生和停止分液漏斗只能控制液体试剂的滴加速度，从而控制反应的速率；不能控制反应的发生和停止。方法01判断碳单质的性质与用途的对应关系【解题通法】性质和用途要注意一一对应。金刚石：无色透明，折光率高——钻石；硬度大——划玻璃、做钻头、切割大理石；金刚石薄膜透光性好、硬度大——做透镜的涂层。石墨：深灰色、质软——做铅笔芯；良好的导电性——做电极；优良的导电性、润滑性、硬度大——高铁列车的受电弓滑板。【典型例题】下列说法不正确的是A．利用活性炭的稳定性来吸附冰箱中的异味B．天然金刚石是最硬的非金属单质，可制成钻石C．利用木炭的还原性来冶炼金属D．利用石墨的导电性制造石墨电极【答案】A【详解】A、活性炭具有疏松多孔的结构，能吸附异味分子，这是基于其吸附性；错误。B、金刚石是碳元素形成的单质，在自然界中硬度最高，属于非金属单质，可制成钻石。正确。C、木炭主要成分是碳，在高温下能与金属氧化物（如氧化铁）反应，夺取氧元素，表现出还原性。正确。D、石墨是碳的单质，具有良好的导电性，常用于制作电极，如干电池或电解槽的电极。正确。故选A。方法02从微观角度认识碳的单质【解题通法】碳单质物理性质不同，化学性质相似；金刚石和石墨物理性质不同的原因是：它们的原子排列方式不同。【典型例题】模型是对研究对象的本质特质、构成要素、相互关系一种概括性的描述，以下是关于碳的各种模型(如图)，说法不正确的是A．四种物质都由碳元素组成B．四种物质都属于单质C．四种物质都是由原子直接构成的D．四种物质具有相似的化学性质【答案】C【详解】A、金刚石、石墨、C60、石墨烯均是由碳元素组成的碳单质，不符合题意；B、金刚石、石墨、C60、石墨烯均是由碳元素组成的纯净物，均属于单质，不符合题意；C、C60是由C60分子构成的，金刚石、石墨、石墨烯均是由碳原子构成的，符合题意；D、金刚石、石墨、C60、石墨烯均属于碳单质，它们具有相似的化学性质，不符合题意。故选C。方法03判断新型碳单质的结构与性质【解题通法】新型碳单质一般有：石墨烯、碳纳米管、碳海绵、超级黑等，只要结构类似于石墨或金刚石或C60，就是碳的单质，不可能是化合物。其物理性质根据新信息判断，化学性质与碳单质的化学性质相似。【典型例题】浙江大学实验室里诞生了世界上最轻材料--碳海绵。“碳海绵”具备高弹性和疏松多孔的结构，主要成分石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质)。下列关于“碳海绵”说法正确的是A．常温下易与氧气反应B．在一定条件下可还原氧化铜C．不能用于水中的杂质去除D．在氧气中燃烧的产物一定是CO2【答案】B【详解】A、碳单质常温下化学性质稳定，不易与氧气反应，A错误；B、碳海绵主要成分是碳单质，碳单质在一定条件下（如高温）具有还原性，可还原氧化铜，B正确；C、碳海绵具备疏松多孔的结构，具有吸附性，能用于水中杂质去除，C错误；D、碳海绵主要成分是碳单质，在氧气中燃烧，氧气充足时产物是CO2，氧气不充足时产物是CO，D错误。故选B。方法04碳单质的化学性质【解题通法】碳单质的化学性质有：常温下的稳定性、可燃性和还原性。稳定性的前提条件是“常温”，可燃性需注意氧气充足与否决定了生成物的种类。木炭还原氧化铜的实验操作和装置的注意点要熟悉。【典型例题】我国劳动人民早在五千年前就会使用木炭炼铜，在化学实验室里模拟炼铜，既可用传统的实验装置（见图甲），又可用改进的微型实验装置（见图乙）。化学兴趣小组采用图乙装置，开展以下探究活动。(1)写出木炭与氧化铜反应的化学方程式，其中发生还原反应的物质是。(2)判断木炭与氧化铜已经发生反应的依据是。(3)使用图乙装置与使用图甲装置相比，其优点是（写出一条即可）。【答案】(1)氧化铜/CuO(2)黑色粉末中出现红色固体，澄清石灰水变浑浊。(3)节约药品（或现象明显或操作简便等）【详解】（1）木炭与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：。在氧化还原反应中，含氧化合物里的氧被夺去的反应叫还原反应，氧化铜（CuO）失去氧，发生还原反应。（2）木炭与氧化铜在高温条件下反应生成铜和二氧化碳，试管内黑色粉末（氧化铜）中出现红色固体（铜），二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故判断木炭与氧化铜已经发生反应的依据是黑色粉末中出现红色固体，澄清石灰水变浑浊。（3）图乙装置是微型实验装置，所用药品的量较少，所以优点是节约药品（或现象明显或操作简便等）。方法05二氧化碳物理性质的实验探究【解题通法】向有高低不等两支蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳，不仅能说明二氧化碳密度比空气大，还能说明二氧化碳不燃烧也不支持燃烧。二氧化碳溶解实验中，不是只证明二氧化碳的物理性质，二氧化碳在溶解的过程中也与水发生了化学反应。【典型例题】下列有关验证二氧化碳性质的实验中，只能证明二氧化碳物理性质的是A． B． C． D．【答案】D【分析】本题主要考查的是物理性质和化学性质的辨别，物理性质是不需要发生化学变化就表现出来的性质，化学性质是发生化学变化表现出来的性质。除此之外还考查学生对于二氧化碳性质实验探究的能力。【详解】A、图中石灰石和稀盐酸能反应生成二氧化碳，能观察到蜡烛自下而上依次熄灭，说明二氧化碳的密度比空气大属于物理性质；蜡烛熄灭说明二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧属于化学性质。不符合题意。B、图中能观察到石灰水变浑浊、塑料瓶变瘪，石灰水变浑浊说明二氧化碳能与石灰水反应属于化学性质。不符合题意。C、图中能观察到紫色石蕊试液变红，紫色石蕊溶液遇酸性溶液会变红，说明二氧化碳溶于水产生碳酸属于化学性质。不符合题意。D、图中能观察到天平向右边倾斜，说明二氧化碳的密度比空气大，属于物理性质。符合题意。故选D。方法6二氧化碳化学性质的实验探究【解题通法】证明二氧化碳与水反应一般要做对比实验【典型例题】某兴趣小组用如图所示装置探究二氧化碳的某些性质。(1)写出湿润紫色小花变红的化学方程式。(2)右侧下端木条先熄灭，可以验证的哪些性质？【答案】(1)(2)不燃烧、不支持燃烧，密度比空气大【详解】（1）湿润紫色小花变红是因为二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊试液变红，该反应的化学方程式为：；（2）木条熄灭，说明二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，下端木条先熄灭，说明二氧化碳的密度比空气大。方法07二氧化碳对环境的影响【解题通法】二氧化碳含量过高对人体有影响，人群密集的地方要通风透气；为控制温室效应进一步增强，需低碳行动，减少化石燃料的使用、大力植树造林、采用人工吸收的方式。【典型例题】2025年6月25日是全国低碳日，主题为“碳路先锋、绿动未来”。下列有关低碳行动不合理的是A．大量植树造林B．鼓励使用清洁能源C．工厂通过加高烟囱直接排放废气D．提倡步行、骑自行车等低碳出行方式【答案】C【详解】A、大量植树造林，树木可以通过光合作用吸收二氧化碳，有助于减少大气中的二氧化碳含量，是合理的低碳行动，不符合题意；B、鼓励使用清洁能源，如太阳能、风能等，能减少传统化石能源的使用，从而降低二氧化碳等温室气体的排放，是合理的低碳行动，不符合题意；C、工厂通过加高烟囱直接排放废气，只是将废气排放到更高的空中，并没有减少废气中污染物（包括二氧化碳等温室气体以及其他有害气体）的总量，仍然会对环境造成污染，不是合理的低碳行动，符合题意；D、提倡步行、骑自行车等低碳出行方式，可减少汽车等交通工具的使用，进而减少化石燃料的消耗和二氧化碳的排放，是合理的低碳行动，不符合题意。故选C。方法8一氧化碳的性质【解题通法】一氧化碳是无色无味的气体，难溶于水；一氧化碳化学性质有可燃性、还原性和毒性。【典型例题】木炭在氧气不足的情况下燃烧，容易产生气体。下列关于气体的叙述，不正确的是A．气体可以作燃料B．高温下，气体可与等含铁氧化物反应生成和C．在相对密闭的环境里，气体容易使人中毒D．将通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊【答案】D【详解】A、具有可燃性，燃烧时放出热量，生成二氧化碳。因此，可用作燃料，例如在煤气中作为主要成分。A选项正确。B、这是高炉炼铁的原理。在高温下作为还原剂，与氧化铁（）反应，生成铁和二氧化碳。该反应属于还原反应。B选项正确。C、有毒，因为它与血红蛋白结合的能力比氧气强，阻止血红蛋白运输氧气，导致人体缺氧窒息。在密闭环境中，容易积累，浓度升高，增加中毒风险。C选项正确。D、澄清石灰水是氢氧化钙溶液，用于检验二氧化碳。当通入时，发生反应生成碳酸钙沉淀，使溶液变浑浊。但是中性气体，不溶于水，也不与氢氧化钙反应，因此通入不会使澄清石灰水变浑浊。D选项错误。故选D。方法9一氧化碳与二氧化碳的比较【解题通法】一氧化碳与二氧化碳组成元素相同，分子构成不同，性质也不同。一氧化碳是无色无味的气体，难溶于水；有可燃性、还原性和毒性。二氧化碳也是无色无味气体，能溶于水，能与水、澄清石灰水反应，没有可燃性和还原性。【典型例题】对比分析是学习化学的有效方法。下列关于一氧化碳和二氧化碳的说法正确的是A．构成：两种物质都是由碳原子和氧原子构成的B．性质：两种物质都能与水反应C．鉴别：两种物质可用闻气味的方法区别D．转化：两种物质在一定条件下可以相互转化【答案】D【详解】A、一氧化碳和二氧化碳都是由分子构成，分子才由原子构成。故该选项错误；B、一氧化碳是一种无色、无味、有毒的气体，不溶于水，也不与水发生反应。二氧化碳能与水反应生成碳酸（），反应的化学方程式为：。因此，并非两种物质都能与水反应。故该选项错误；C、一氧化碳和二氧化碳都是无色、无味的气体，无法通过闻气味来区分。在实验室中，鉴别它们通常用澄清石灰水：二氧化碳能使石灰水变浑浊，一氧化碳则不能。故该选项错误；D、一氧化碳可以通过燃烧转化为二氧化碳，反应的化学方程式为：。二氧化碳可以在高温下与碳反应转化为一氧化碳，反应的化学方程式为：。因此，在一定条件下（如燃烧或高温），它们可以相互转化。故该选项正确。故选：D。方法10实验室制取二氧化碳【解题通法】实验室制取二氧化碳：试剂——稀盐酸和大理石或石灰石；装置——固液不加热型装置；收集——向上排空气法；检验——澄清石灰水；验满——燃着的木条置于集气瓶口。【典型例题】规范操作是科学实验的基本要求，下列有关“实验室制取二氧化碳”的实验操作正确的是A．药品选择 B．制取装置 C．检验CO2 D．收集CO2【答案】B【详解】A、实验室常用石灰石或大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳，不选用硫酸是因为硫酸和碳酸钙反应会生成微溶于水的硫酸钙，阻止反应进一步进行，图示操作错误，不符合题意；B、实验室常用石灰石或大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳，该反应中反应物为固体和液体，反应条件为常温，应选择固液常温型发生装置，图示操作正确，符合题意；C、二氧化碳的检验：向集气瓶中倒入适量澄清石灰水，振荡，若澄清石灰水变浑浊，说明该气体是二氧化碳，图示操作错误，不符合题意；D、二氧化碳密度比空气大、能溶于水且与水反应，应采用向上排空气法收集，图示操作错误，不符合题意。故选：B。方法11实验室制取气体的一般思路和方法【解题通法】实验室制取气体的思路为：确定化学反应原理、设计实验装置、验证所得气体。【典型例题】欲在实验室制取某气体时